3. Kết quả và bàn luận
3.5.3. Khảo sát tính nhạy khí của tổ hợp G-nwAg khi thay đổi nồng độ dây nano Ag
Luận văn tiến hành khảo sát sử dụng dung dịch chứa dây nano Ag với nồng độ 0.24mg/l với quy trình thực nghiệm được chuẩn bị như sau: sử dụng một đế nền (cảm
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài biến) duy nhất (đế nền gồm màng graphene và điện cực bạc), dây nano Ag được phun lên đế nền với từng lượng nhất định, cách khoảng, nối tiếp nhau sau mỗi lần khảo sát.
Thông số chi tiết của mẫu linh kiện cảm biến, và kết quả đo được cho ở bảng 3.4, hình dạng kích thước mẫu được cho ở hình 3.27.
Bảng 3.4: Thông số mẫu sử dụng trong khảo sát 3.4.3.
Rgraphene
(KΩ) Tổ hợp Graphene-nanowire Ag
Lưu lượng khí thử (NH3)
2.282
Mẫu Thể tích nw-Ag Rlinh kiện (KΩ)
54 sccm (ml/phút) 1 0.444 1.6 2 0.694 1.2 3 0.972 1.02 4 1.111 0.92 5 1.250 0.98
Hình 3.27: Mẫu linh kiện cảm biến sử dụng trong khảo sát. Bề rộng dây nano Ag 5mm, khoảng cách giữa hai điện cực 6mm.
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài Với những thông số như trên luận văn tiến hành đo nhạy khí 5 lần mỗi lần tương ứng là một mẫu trên cơ sở cảm biến graphene thuần duy nhất ban đầu, còn lớp dây nano Ag được phun dày thêm (theo từng đợt thí nghiệm) để khảo sát ánh hưởng lớp dây nano Ag đến độ nhạy cũng như một số đặc tính quan trọng của cảm biến. Hình 3.28 là giản đồ đo nhạy khí mà luận văn thu được từ khảo sát, bảng 3.5 là một số kết quả cụ thể trong đó luận văn đề cập đến 3 đặc trưng quan trọng của cảm biến đó là độ nhạy, thời gian đáp ứng, và thời gian hồi đáp.
Bảng 3. 5: Kết quả khảo sát độ nhạy của vật liệu tổ hợp G-nwAg khi thay đổi nồng
độ dây nano Ag. Mẫu
Thể tích dung dịch chứa dây nano Ag (ml)
Điện trở
mẫu (KΩ) Độ nhạy (%) Thời gian đáp ứng (giây) Thời gian hồi phục (giây) 1 0.444 1.6 ~18.8 ~550 ~300 2 0.694 1.2 ~21,7 ~270 ~200 3 0.972 1.02 ~27.6 ~270 ~200 4 1.111 0.98 ~19.5 ~270 ~200 5 1.250 0.92 ~16.7 ~450 ~200
GVHD TS. Trần Quang Trung HVTH Tống Đức Tài Kết hợp giản đồ cùng bảng kết quả khảo sát ta có thể nhận thấy khi tăng nồng độ dây nano Ag độ nhạy của cảm biến có sự cải thiện đáng kể, tuy nhiên đến một lúc nào đấy nồng độ dây nano Ag tăng lại làm giảm độ nhạy của linh kiện. Nguyên nhân của hiện tượng trên có thể được giải thích như sau: ban đầu màng graphene gồm nhiều mảng riêng rẻ chồng chập lên nhau dẫn đến độ dẫn kém, có những mảng tín hiệu thu được do hấp thụ khí thử không thể hoặc truyền đi rất ít. Khi dây nano Ag đươc pha tạp vào sẽ kết nối những mảng riêng rẻ này lại làm tăng độ dẫn của màng graphene dẫn đến tăng độ nhạy của cảm biến. Tuy nhiên khi tăng nồng độ dây nano Ag lên đến một mức nào đó sẽ làm mật độ dây nano Ag trên bề mặt màng graphene tăng lên quá mức, cản trở sự hấp thụ khí thử của màng graphene, kết quả là giảm độ nhạy của cảm biến. Theo khảo sát trên một lần nữa đã kiểm chứng dây nano Ag không đóng vai trò nhạy khí trong cảm biến mà chỉ thực hiện nhiệm vụ cầu nối dẫn điện giữa các mảng graphene nhạy khí. Theo như kết quả khảo sát, ta nhận thấy mẫu thứ 3 cho kết quả tốt nhất với độ nhạy lên đến ~27,6% thời gian đáp ứng và thời gian hồi phục nhỏ hơn 300 giây là mẫu sử dụng nồng độ dây nano Ag phù hợp nhất.